高考化学钠及其化合物的综合复习附详细答案

高考化学钠及其化合物的综合复习附详细答案

一、高中化学钠及其化合物

1．I.中国的侯德榜对索尔维制碱法进行了改进，将合成氨工业与纯碱工业联合，发明了侯氏制碱法，又称联合制碱法，生产流程可以表示如图所示（代表所需物质，代表产品）

在上述工业流程中：

（1）产品N的化学式__________，所需物质A的名称____________，B的电子式

____________。

（2）侯德榜制碱法的原理是_____________________________________（用化学方程式表示）。操作X的名称是_________________________。

II.利用侯德榜原理制备的纯碱中含有少量NaCl等杂质，利用下列装置可用来测定纯碱中的Na2CO3的质量分数。

实验步骤如下：

①如图所示，组装好实验仪器，并检查其气密性；

②准确称取盛有碱石灰的干燥管D的质量（设为m1g）；

③准确称取一定量的纯碱（设为ng），并将其放进广口瓶B内；

④从分液漏斗中缓缓滴入一定量的稀硫酸，并从前端缓缓地鼓入空气，至B反应器中不再产生气体为止；

⑤准确称取干燥管D的总质量（设为m2g）

根据上述实验，回答下列问题：

（3）该实验进行到操作④时，要缓缓鼓入空气，鼓入空气的作用是

__________________________。装置A 中的液体应选用___________。

（4）装置B 与D 之间必须添加一装置C ，否则使测定结果偏高。在空白框内画出该装置C ，装置中盛放的是__________。

（5）根据此实验，计算出纯碱中Na 2CO 3的质量分数为_________________（用m 1、m 2、n 表示）。如果缺少装置E ，则实验所得纯碱样品的纯度会_________（“偏高”、“偏低”、或“无影响”）。

【答案】NH 4Cl 氨气 NaCl +NH 3+CO 2+H 2O →NaHCO 3↓+NH 4Cl 过滤 确保

CO 2充分被吸收 氢氧化钠溶液

浓硫酸 21106m m 100%44n -⨯（） 偏高 【解析】

【分析】 联合制碱法：以食盐、氨和二氧化碳为原料来制取纯碱，二氧化碳在水中的溶解度小，与水反应形成不稳定的碳酸，而把二氧化碳通入溶有氨气而呈碱性的水中，会使生成的碳酸与氨水发生反应，而增大二氧化碳气体的吸收，将氨通入饱和食盐水而成氨盐水，再通入二氧化碳生成碳酸氢钠沉淀，A 为NH 3，B 为CO 2，反应为：

CO 2+H 2O +NaCl +NH 3=NaHCO 3↓+NH 4Cl ，经过滤、洗涤得NaHCO 3微小晶体，再加热制得纯碱产品。

【详解】

（1）产品N 是氯化铵，化学式为NH 4Cl ，所需物质A 的名称是氨气，CO 2的电子式：；

（2）侯德榜制碱法的原理是NaCl +NH 3+CO 2+H 2O =NaHCO 3↓+NH 4Cl ；操作X 后得滤液和固体，则操作为过滤；

（3）该实验进行到操作④时，要缓缓鼓入空气，鼓入空气的作用是确保CO 2充分被吸收；为防止空气中的CO 2造成实验误差，装置A 中的液体应选用氢氧化钠溶液；

（4）装置B 与D 之间必须添加一装置C ，吸收水分，否则使测定结果偏高；装置C 为：

，装置中盛放的是浓硫酸；

（5）根据此实验，干燥管D 增加二氧化碳质量

21m m -（）g ，通过差量法可知，纯碱中Na 2CO 3的质量分数为21106m m 100%44n

-⨯（），如果缺少装置E ，外界的二氧化碳、水蒸气会被干燥管D 吸收，则实验所得纯碱样品的纯度会偏高。

2．2019年诺贝尔化学奖颁给了日本吉野彰等三人，以表彰他们对锂离子电池研发的卓越贡献。

(1)自然界中主要的锂矿物为锂辉石、锂云母、透锂长石和磷锂铝石等。为鉴定某矿石中是否含有锂元素，可以采用焰色反应来进行鉴定，当观察到火焰呈________，可以认为存在

锂元素。

A．紫红色 B．紫色 C．黄色

(2)工业中利用锂辉石(主要成分为LiAlSi2O6，还含有FeO、CaO、MgO等)制备钴酸锂(LiCoO2)的流程如下：

已知：部分金属氢氧化物的pKsp(pKsp=--lgKsp)的柱状图如图1。

回答下列问题：

①锂辉石的主要成分为LiAlSi2O6，其氧化物的形式为________。

②为提高“酸化焙烧”效率，常采取的措施是________。

③向“浸出液”中加入CaCO3，其目的是除去“酸化焙烧”中过量的硫酸，控制pH使Fe3+、

A13+完全沉淀，则pH至少为_______。(保留到小数点后一位。已知：完全沉淀后离子浓度低于1×l0-5)mol/L)

④常温下，已知K sp[ Mg(OH)2]=3.2×10-11mol/L，K sp[Fe(OH)3]=2.7×10﹣39，若将足量的Mg(OH)2和Fe(OH)3分别投入水中均得到其相应的悬浊液，所得溶液中金属阳离子的浓度分别为

____________mol/L、__________mol/L。

⑤“沉锂”过程所获得的“母液”中仍含有大量的Li+，可将其加入到“___________”步骤中。

⑥Li2CO3与Co3O4在敞口容器中高温下焙烧生成钴酸锂的化学方程式为__________

(3)利用锂离子能在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性，开发出石墨烯电池，电池反应式为LiCoO2+C6 Li x C6+Li1-x CoO2 ，其工作原理如图2。

下列关于该电池的说法正确的是___________(填字母)。

A ．电池反应式中过程1为放电过程

B ．该电池若用隔膜可选用质子交换膜

C ．石墨烯电池的优点是提高电池的储锂容量进而提高能量密度

D ．充电时，LiCoO 2 极发生的电极反应为LiCoO 2-xe -=xLi ++Li 1-x CoO 2

E ．对废旧的该电池进行“放电处理”让Li +嵌入石墨烯中而有利于回收

【答案】A Li 2O·

Al 2O 3·4SiO 2 将矿石细磨(搅拌、升高温度或其他合理答案) 4.7 2×10-4 1×10-10 净化 6Li 2CO 3+4Co 3O 4+O 2

高温12LiCoO 2+6CO 2 CD

【解析】

【分析】

(1)焰色反应常用来检测金属元素，钠元素的焰色为黄色，钾元素的焰色为紫色，利用排除法可以选择出锂元素的焰色；

(2)①根据硅酸盐改写成氧化物形式的方法进行改写；

②流程题目中为提高原料酸浸效率，一般采用的方法有：减小原料粒径或粉碎、适当増加酸溶液浓度、适当升高温度、搅拌、多次浸取等；

③根据柱状图分析可知，Al(OH)3的K sp 大于Fe(OH)3的，那么使Al 3+完全沉定pH 大于Fe 3+的，应用K sp (Al(OH)3)＝1×10-33进行计算；

④根据沉淀溶解平衡和溶度积常数进行计算；

⑤“沉锂”过程所获得的母液中仍含有大量的Li +，需要从中2次提取，应回到“净化”步骤中循环利用；

⑥Li 2CO 3与Co 3O 4在敞口容器中反应生成LiCoO 2时Co 元素的化合价升高，因此推断空气中O 2参与反应氧化Co 元素； (3)根据电池反应式为LiCoO 2+C 6 1

2

垐垐?噲垐?过程过程Li x C 6+Li 1-x CoO 2进行相关分析与判断。 【详解】

(1)焰色反应常用来检测金属元素，钠元素的焰色为黄色，钾元素的焰色为紫色，利用排除法可以选择出锂元素的焰色为紫红色，故答案为：A ；

(2)①硅酸盐改写成氧化物形式的方法如下：a ．氧化物的书写顺序：活金属氧化物g 较活波金属氧化物g 二氧化硅g 水；b ．各元素的化合价保持不変，且满足化合价代数和为零，各